Свинец. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи широко известны и длительное время выпускаются промышленностью. Залогом высокого качества аккумуляторов является надежный выбор исходных материалов и совершенная технология изготовления. Характерной особенностью производства свинцово-кислотных батарей является применение в качестве основного сырья, используемого для изготовления деталей, дорогих и дефицитных цветных металлов — свинца, сурьмы и их сплавов.
Физические свойства свинца. Свинец (РЬ) — химический элемент четвертой группы периодической системы Д. И. Менделеева, порядковый номер 82, атомный вес 207,21, валентность 2 и 4, в больших количествах применяется в аккумуляторной промышленности. Свинец — синевато-серый металл, удельный вес его, в твердом виде составляющий 11,3 г/см3, уменьшается при расплавлении в зависимости от температуры.
Свинец очень жидкотекучий металл, его вязкость лишь в два раза превышает вязкость воды. Самый пластичный среди металлов, он хорошо прокатывается до тончайшего листа и легко куется. Свинец легко подвергается механической обработке, относится к числу легкоплавких металлов, при сравнительно низкой температуре обладает заметной летучестью, которая возрастает при ее повышении. Чистый свинец плавится при температуре 327,4 °С, температура кипения 1525°С, удельная теплоемкость 133 Дж/кг, теплота плавления 23,6 кДж/кг. При переходе из жидкого состояния в твердое свинец сокращается в объеме на 3,5% и поэтому плохо заполняет форму. При температуре, близкой к точке плавления, свинец делается очень хрупким и легко крошится. Пары свинца, свинцовая пыль и оксиды его имеют сладковатый вкус и действуют на организм человека как медленный яд.
Важнейшие свойства этого элемента — весьма малая тепло- и электропроводимость, составляющие 7,5% от аналогичных характеристик серебра, принимаемых за 100 %. По сравнению с медью тепло- и электропроводимость свинца меньше в 10 раз.
В свинце всегда находится некоторое количество примесей: медь, мышьяк, сурьма, олово, железо, висмут и натрий. Большинство этих примесей являются нежелательными, так как уменьшают срок службы и емкость аккумуляторных батарей. Поэтому свинец, применяемый для изготовления деталей аккумуляторных батарей, должен содержать как можно меньше загрязняющих примесей. В аккумуляторной промышленности применяют свинец марок СО, С1 и С2 по ГОСТ 3778—77, в котором указывается содержание примесей для каждой марки свинца.
Химические свойства свинца. В сухом воздухе свинец не изменяет химические свойства и сохраняет металлический блеск. Во влажном и содержащем углекислый газ воздухе он тускнеет, покрываясь пленкой оксидов. Расплавленный свинец в присутствии воздуха медленно окисляется, превращаясь в РЬО (глет). Известны и другие соединения свинца с кислородом, в частности РЬ203 и РЬ304. Все оксиды, кроме РЬО, при повышенных температурах разлагаются на оксид свинца и кислород. Свинец — химически стойкий элемент. Следует отметить, что чистая вода, не содержащая кислород, не действует на свинец. Обычная вода, в составе которой находятся кислород и различные соли, образуют на его поверхности плотную корку нерастворимых осадков.
Свинец очень стоек по отношению к серной кислоте, концентрированная H2S04 растворяет его лишь при температуре выше 200 °С. Сернокислые соли калия, натрия, железа и меди не оказывают на него заметного действия. Не разрушается свинец также в растворах соды, цианистого калия, в минеральных маслах. Свинец весьма устойчив по отношению к сернистому газу (S02). Лучшим растворителем его является азотная кислота, особенно разбавленная.
Сурьма. Сурьма представляет собой металл серебристо-белого цвета с сильным блеском, кристаллического строения. В противоположность свинцу — это твердый металл, но очень хрупкий и легко дробящийся на куски. Сурьма значительно легче свинца, ее удельный вес 6,7 г/см3. Температура плавления 630,5 °С, теплота плавления 101,3 кДж/кг, а температура кипения 1440 °С. При обычной температуре сурьма не окисляется на воздухе, если же нагреть ее выше точки плавления (630,5 °С), то она горит синеватым пламенем, образуя белый дым, состоящий из оксидов сурьмы.
С кислородом сурьма образует несколько соединений, которые в зависимости от количества кислорода, связанного с одинаковым количеством сурьмы, называются: трехокись, четырехокись и пятиокись сурьмы. Вода и слабые кислоты на сурьму не действуют. Она медленно растворяется в крепкой соляной и серной кислотах. Важной особенностью сурьмы является ее способность образовывать сплавы с большинством металлов, особенно с тяжелыми металлами, например свинцом. Сплавы сурьмы со свинцом имеют повышенную твердость, но при слишком высоком содержании сурьмы они становятся хрупкими. В аккумуляторных батареях в качестве добавки к сплаву токоотводов применяют сурьму по ГОСТ 1089—82.
Сплавы для токоотводов свинцовых аккумуляторных батарей. Сплавы, предназначенные для изготовления токоотводов свинцовых батарей, должны удовлетворять ряду требований: они должны прежде всего обеспечивать минимальное газовыделение при заряде и хранении аккумулятора, а также малую скорость саморазряда. Сплавы должны обладать достаточно высокими механическими характеристиками и высокой технологичностью, позволяющей осуществлять отливку токоотводов сложной конфигурации при сравнительно малой толщине. Сплавы, как и во всех других случаях, должны характеризоваться достаточной коррозионной стойкостью, отличаться низкой стоимостью, недефицитностью исходных материалов и достаточной электропроводностью. Чистый свинец не вполне отвечает этим требованиям, так как имеет низкие механические характеристики и литейные свойства.
Добавка сурьмы к свинцу существенно изменяет некоторые физические свойства сплава, а именно: повышает механическую прочность и коррозионную стойкость. Для отливки аккумуляторных токоотводов используют сплав, в котором сурьмы содержится от 5,0.Тонкие токоотводы отливают из сплава с большим содержанием сурьмы. Остальные детали аккумуляторных батарей (МЭС, баретки, выводные клеммы и так далее) отливают обычно из свинцово-сурьмянистого сплава с содержанием сурьмы от 3,0 до 5,0%. Свинцово-сурьмянистый сплав меньше подвержен электрохимической коррозии. Он более тверд, чем чистый свинец, обладает лучшими литейными свойствами. Поэтому для отливки токоотводов и деталей применяют не чистый свинец, а сплав его с сурьмой.
Однако свинцово-сурьмянистый сплав не свободен от ряда существенных недостатков. Так, в процессе эксплуатации свинцовых аккумуляторных батарей имеет место повышенный саморазряд аккумуляторов, связанный с переносом сурьмы с положительного электрода на поверхность отрицательного и вызывающий некоторое повышение электрического сопротивления. Недостатки свинцово-сурьмянистого сплава, обусловленные влиянием сурьмы на поведение электродов (саморазряд), привели к разработке, созданию и внедрению в производство малосурьмянистых и бессурьмянистых свинцово-кальциевых сплавов.
В настоящее время для отливки токоотводов стартерных батарей в большинстве случаев вместо обычного свинцово-сурьмянистого сплава, содержащего 5,0—7,0% сурьмы, применяют малосурьмянистые сплавы, содержащие 3,0 — 5,0% сурьмы, легированные мышьяком. Эти сплавы изготавливают централизованным путем и поставляют на аккумуляторные заводы. Такие сплавы отличаются более высокой коррозионной стойкостью и применяются в аккумуляторах, где срок службы ограничивается преждевременным разрушением токоотводов положительного электрода. Свинцово-кальциевые сплавы, содержащие 0,06—0,1% кальция, нашли применение, главным образом, в герметизированных конструкциях свинцово-кислотных батарей и стационарных аккумуляторах. Они имеют определенные преимущества в условиях, где требуется работа в режиме подзаряда с очень малым пределом допустимых колебаний напряжения. Саморазряд таких аккумуляторов очень низкий, и ток подзаряда, необходимый Для поддержания полной заряженности батареи при нормальном подзаряди должен быть около 2,5 мА на каждые 100 А-ч емкости батареи. В стартерных свинцово-кислотных батареях свинцово-кальциевый сплав нашел применение только при изготовлении токоотводов отрицательных электродов.
При создании необслуживаемых свинцово-кислотных батарей применяются низколегированные свинцово-сурьмянистые сплавы, содержащие 1,5—2,0% сурьмы и добавки кадмия, селена, мышьяка, олова, меди и др. Однако следует иметь в виду, что компенсирование снижения сурьмы в сплаве путем введения значительных количеств остродефицитных металлов олова и кадмия для нас не приемлемо. Поэтому представляется целесообразным, наряду с использованием низколегированных свинцово-сурьмянистых сплавов, применять в отечественных необслуживаемых стартерных батареях сплав с содержанием только 1,5—2,0 % сурьмы, а для сообщения материалу токоотводов необходимой механической прочности применять метод просечно-вытяжной технологии.
Строительные машины и оборудование
→ Для специальных земляных работ
→ Дорожно-строительные машины
→ Строительное оборудование
→ Асфальтоукладчики и катки
→ Большегрузные машины
→ Строительные машины, часть 2,
→ Дорожные машины, часть 2
→ Ремонтные машины
→ Ковшовые машины
→ Автогрейдеры
→ Экскаваторы
→ Бульдозеры
→ Скреперы
→ Грейдеры
Эксплуатация строительных машин
→ Эксплуатация средств механизации
→ Эксплуатация погрузочных машин
→ Эксплуатация паровых машин
→ Эксплуатация экскаваторов
→ Эксплуатация подъемников
→ Эксплуатация кранов перегружателей
→ Эксплуатация кузовов машин
→ Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины
Остались вопросы по теме:
"Свинец, сурьма и их сплавы"
— воспользуйтесь поиском.
→ Машины городского хозяйства
→ Естественная история машин
→ Транспортная психология
→ Пожарные автомобили
→ Автомобили-рефрижераторы
→ Монтаж и эксплуатация лифтов
→ Тракторы